Одновременно с налаживанием серийного производства тяжелых танков главный конструктор Ж. Я. Котин организовал опытно-конструкторские работы, направленные на совершенствование своей тяжелой машины и проектирование новых образцов. Учитывая поступающие сведения о повышении бронебойных показателей противотанковых пушек армий наших вероятных противников, ленинградские конструкторы разработали проект нового более мощного тяжелого танка КВ-3, отличавшегося от КВ-1 тем, что при массе 51 т толщину брони корпуса и башни в лобовых проекциях довели до 90 мм. На танке установили 76-мм пушку марки Ф-32 с боекомплектом 111 выстрелов. На крыше башни смонтировали специально сконструированную командирскую башенку.
Увеличение толщины брони повышало уровень защиты, но отрицательно сказывалось на проходимости машины и надежности ее ходовой части, так как силовая передача оставалась без изменений. По этим причинам тяжелый танк КВ-3 в серийное производство передан не был, а, изготовленный в одном экземпляре, служил опытным целям в СКБ-2.
Другая группа проектировщиков, в которую входили конструкторы Г. Н. Москвин и Л. Е. Сычев, работала над перспективной моделью тяжелого танка, получившего марку КВ-4. Этот танк разрабатывался в нескольких вариантах. Его лобовую броню рассчитывали довести до 130 мм, а мощность двигателя — до 1200 л. с. Опытный образец предполагалось вооружить 107-мм пушкой.
Работа над 107-мм пушкой для тяжелого танка отражена в историко-мемуарной литературе. В сборнике «Советские инженеры» приводится весьма характерный для того времени разговор И. В. Сталина с артиллерийским конструктором В. Г. Грабиным.
«— Здравствуйте, товарищ Грабин, — раздался в трубке голос Сталина. — Вам не кажется, что для тяжелого танка ваша 76-миллиметровая пушка слишком маломощна?
— Мы, товарищ Сталин, тоже считали, что для КВ-1 нужна 107-миллиметровая пушка, однако ГАУ не поддержало нас.
— Я сожалею, что не знал об этом раньше… До тех пор, пока мы не перевооружим наш тяжелый танк, мы не сможем чувствовать себя спокойно…»
Разговор этот имел продолжение у секретаря ЦК ВКП(б) А. А. Жданова. Когда В. Г. Грабин туда вошел, в кабинете уже находился главный конструктор тяжелых танков Ж. Я. Котин.
«Поздоровавшись, А. А. Жданов жестом указал В. Г. Грабину на стул и тут же задал вопрос:
— Товарищ Котин, назовите срок готовности вашего танка?
— За нами, Андрей Александрович, дело не станет. Пока Грабин справится с пушкой, танк будет готов.
— Товарищ Грабин, а вы что скажете?
— Мы дадим танкистам пушку через сорок пять дней…
— Товарищ Грабин, — голос Жданова напрягся, а брови чуть сдвинулись к переносице, — нам сейчас не до шуток…
— Я не шучу. Сорок пять, — повторил Грабин.
— Такого еще не знала история артиллерии. Вы хорошо подумали?
Грабин остался верен своему слову. Будущей пушке присвоили индекс ЗИС-6…»
О своей работе над моделью 107-мм пушки для КВ-4 вспоминает и сам конструктор артиллерийского вооружения В. Г. Грабин: «5 апреля 1941 г. И. В. Сталин поручил нашему конструкторскому бюро в кратчайший срок создать мощную 107-мм танковую пушку. Не прошло и полутора месяцев после начала проектирования, как нами был уже изготовлен опытный образец такой пушки…» [46].
Однако в последующем от 107-мм калибра танковых пушек пришлось отказаться, так как признали целесообразным начинать переход на танковые пушки повышенной мощности с 85-мм калибра, взяв за образец уже готовую, хорошо отработанную конструкцию зенитной пушки с достаточно высокой начальной скоростью снаряда. Эта пушка уже находилась на вооружении и выпускалась серийно нашей промышленностью [47].
Танковые пушки большого калибра предполагалось оснастить простейшими механизмами заряжания. В поисках аналогов таких механизмов Ж. Я. Котин, А. С. Ермолаев и Л. Е. Сычев выезжали на корабли Балтийского флота и изучали там различные системы заряжания корабельных орудий. Вспоминая об этой поездке, Л. Е. Сычев рассказал: «…побывали на линкоре „Марат“, на крейсере „Киров“, на подводных лодках и эсминцах, осмотрели там орудийные установки, механизмы заряжания, приспособления для укладки боеприпасов. На кораблях мы провели целый день, все осматривали и обсуждали с целью применения этих конструкций на танке».
Конструктор Л. Е. Сычев.
Результатом поездки явился проект установки морского орудия на шасси тяжелого танка. Инженер К. И. Буганов, принимавший участие в этой работе, вспоминает: «Перед войной мы работали над корпусом для самоходной артиллерийской установки на базе KB с размещением в ее бронированной башне 152-мм морской пушки Бр-2. Машина получалась на две тонны тяжелее расчетной, и Жозеф Яковлевич спросил меня: „Есть ли у вас предложения по снижению веса?“ Я сказал, если сократить расстояние между мотором и коробкой перемены передач, то можно уменьшить длину машины на 500 мм. Сократится длина бортов, крыши, днища, гусениц, и это даст большую экономию веса. Жозеф Яковлевич сказал только одно слово „хорошо“, а затем поручил произвести переработку чертежей, не считаясь с тем, что были уже выпущены кальки, то есть по существу работы закончились. Жозеф Яковлевич всегда быстро схватывал главное, и если видел техническую выгоду, то никогда не останавливался перед трудностями переделки…»
Ж. Я. Котин, имевший прекрасную военно-теоретическую подготовку, отлично понимал, что 76-мм орудие, которым были оснащены серийные танки KB, не обеспечивает достаточной огневой мощи современному тяжелому танку, и настойчиво искал пути улучшения вооружения своей машины.
Один из разработчиков системы вооружения танка KB конструктор Ф. Г. Коробко по этому вопросу писал:
«…Ж. Я. Котин настойчиво требовал установки на танк более мощного орудия, подчеркивая, что это главное, ради чего, собственно, делается танк. В те „далекие“ времена не существовало еще специальной пушки, к танку приспосабливали пушки обычной полевой артиллерии. Это всегда очень беспокоило нас, и в первую очередь Ж. Я. Котина. Суть дела заключалась в том, что полевая пушка не устраивала конструкторов из-за большого веса и крупных габаритов, а главное — из-за недостаточной боевой мощи. При наличии такой пушки невозможно скомпоновать хорошую форму башенной установки. Надо сказать, что наш главный конструктор, кроме тактико-технических параметров, придавал большое значение эстетической стороне танка, и это проявилось при создании всех последующих моделей…
При разработке сложных узлов танка главный конструктор нередко прибегал к соревнованию, давал одно и то же задание двум-трем конструкторам. Создавая обстановку соперничества, Ж. Я. Котин на разборе обязательно морально поддерживал „побежденных“, говоря:
— Возьмем лучшее от каждого варианта…»
Методом соревнования, например, была разработана перед войной литая башня для опытной машины КВ-220. Над этой машиной работала сильная группа конструкторов под личным руководством Ж. Я. Котина. Новый проект тяжелого танка, «объект-220», отличался от серийного танка КВ-1 размерами и большим весом — 63 т. На нем вместо 76-мм орудия установили серийную 85-мм пушку Ф-30 с боекомплектом в 91 выстрел. Этот танк имел первоначально штампованную, а позднее литую башню и лобовую броню толщиной до 100 мм, форсированный (с наддувом) двигатель В-2КФ мощностью 850 л. с. Для усиления ходовой части установили седьмой опорный каток, по каждому борту поставили по четвертому поддерживающему катку и применили новую усиленную коробку перемены передач. Опытный образец развивал скорость до 33 км/ч.
По основным характеристикам танк КВ-220 превосходил танк КВ-1, но он не был принят на вооружение из-за слишком большой массы и недоработанности конструкции моторной установки и силовой передачи.